一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，包括由爐外罐和爐內(nèi)罐組成的化學(xué)氣相沉積爐，還包括底板、爐蓋和多層由下至上布設(shè)的水平隔板，位于最頂層的水平隔板上方設(shè)置有一個(gè)封氣板，上下相鄰兩層水平隔板之間、封氣板與位于最頂層的水平隔板之間以及底板與位于最底層的水平隔板之間均形成一個(gè)沉積室；位于頂部沉積室下方的各沉積室內(nèi)側(cè)中部均安裝有一個(gè)豎向進(jìn)氣管節(jié)，多個(gè)豎向進(jìn)氣管節(jié)由上至下布設(shè)在爐內(nèi)罐的中心軸線上；底板中部和頂層水平隔板下方的各水平隔板中部均開有豎向通孔。本實(shí)用新型專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理且裝爐簡單、使用操作簡便、使用效果好，能有效提高所制備產(chǎn)品的致密均勻性及裝爐量，并能縮短制備周期。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置
本技術(shù)屬于單晶硅爐用炭/炭坩堝材料制備
，尤其是涉及一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置。
技術(shù)介紹
單晶硅爐拉制單晶硅棒時(shí)，盛裝多晶硅塊等原料的石英坩堝放入位于堝底之上的石墨坩堝內(nèi)，在真空中加熱熔化，調(diào)控到工藝溫度后，籽晶經(jīng)導(dǎo)流筒插入熔融多晶硅液中，籽晶與石墨坩堝作逆向旋轉(zhuǎn)并向上提升，使多晶硅液按籽晶的硅原子排列順序結(jié)晶凝固成單晶硅棒。在單晶硅棒拉制過程中，爐內(nèi)溫度為1460°C?1600°C，此時(shí)石英坩堝變軟，要靠外面的石墨坩堝承托。石墨坩堝在高溫環(huán)境中使用，要承托石英坩堝及原材料的質(zhì)量，并處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。因石墨材料的力學(xué)性能偏低，在外力的作用下容易開裂，其使用壽命短。2007年02月07日公開的專利號為ZL200610043186.4，名稱為“單晶硅拉制爐用熱場炭/炭坩堝的制備方法”的專利申請文件中公開了一種炭/炭坩堝的制備方法，用以替代石墨坩堝。2008年12月10日公開的專利號為ZL200810031364.0，名稱為“炭/炭復(fù)合材料坩堝及生產(chǎn)工藝”的專利申請文件中公開了一種炭/炭復(fù)合材料坩堝，該坩堝由炭纖維經(jīng)制坯、增密、純化、機(jī)加工制成。上述兩個(gè)專利技術(shù)專利申請文件中所公開的炭/炭坩堝制備工藝中均未對CVI致密過程中所用的裝置進(jìn)行描述，且存在裝爐量少、設(shè)備產(chǎn)能低、生產(chǎn)效率低、進(jìn)氣方式受限、氣體流量小、沉積效果差且所生產(chǎn)坩堝橫縱向上下密度差很大、增重小、致密效率低等缺陷和不足。2012年05月02日公開的專利號為201110433814.0，名稱為“一種多沉積室CVI致密炭/炭坩堝的裝置及方法”的專利申請文件中公開了一種多沉積室CVI致密炭/炭坩堝的裝置，但該裝置難以保證每個(gè)沉積室內(nèi)部直徑方向上的氣體均勻性，炭/炭坩堝坯體的內(nèi)部難以進(jìn)氣，并且未對前驅(qū)碳源氣體進(jìn)行保溫處理，同時(shí)也難以實(shí)現(xiàn)整體吊裝。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、裝爐簡單且使用操作簡便、使用效果好，能有效提高所制備產(chǎn)品的致密均勻性及裝爐量，并能縮短制備周期。為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)采用的技術(shù)方案是:一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，包括由爐外罐和爐內(nèi)罐組成的化學(xué)氣相沉積爐，其特征在于:還包括水平安裝在爐內(nèi)罐底部的底板、密封安裝在爐內(nèi)罐上部的爐蓋和多層由下至上布設(shè)在爐內(nèi)罐內(nèi)的水平隔板，多層所述水平隔板布設(shè)于底板與水平隔板之間，位于最頂層的水平隔板上方設(shè)置有一個(gè)呈水平向的封氣板，上下相鄰兩層所述水平隔板之間、封氣板與位于最頂層的水平隔板之間以及所述底板與位于最底層的水平隔板之間均通過多個(gè)呈豎直向布設(shè)的石墨支撐柱進(jìn)行分隔，所述水平隔板和底板均為石墨隔板；上下相鄰兩層所述水平隔板之間、封氣板與位于最頂層的水平隔板之間以及所述底板與位于最底層的水平隔板之間均形成一個(gè)獨(dú)立的沉積室，所述沉積室的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述沉積室由上至下進(jìn)行布設(shè)且所述沉積室的數(shù)量為N+1個(gè)，其中N為所述水平隔板的數(shù)量；多個(gè)所述沉積室的內(nèi)部高度均大于需致密炭/炭坩堝坯體的豎向高度；多個(gè)所述沉積室中位于頂部的沉積室為頂部沉積室，位于所述頂部沉積室下方的各沉積室的內(nèi)側(cè)中部均安裝有一個(gè)豎向進(jìn)氣管節(jié)，每個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)上均開有向所處沉積室內(nèi)通入碳源氣體的出氣孔；所述豎向進(jìn)氣管節(jié)的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)由上至下布設(shè)在爐內(nèi)罐的中心軸線上；位于最頂層的水平隔板為頂層隔板，所述底板中部和位于所述頂層隔板下方的各水平隔板中部均開有一個(gè)將上下相鄰兩個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)進(jìn)行連通的豎向通孔；多個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)中位于底部的豎向進(jìn)氣管節(jié)為底部管節(jié)，所述底部管節(jié)安裝在底板中部，所述爐內(nèi)罐底部安裝有底部進(jìn)氣管，所述底部進(jìn)氣管由下至上插入所述底部管節(jié)內(nèi)；所述爐蓋的中部開有出氣口。上述一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，其特征是:所述頂部沉積室的內(nèi)側(cè)中部安裝有一個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)，所述頂層隔板中部開有一個(gè)所述豎向通孔。上述一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，其特征是:所述爐內(nèi)罐內(nèi)所安裝的所有豎向進(jìn)氣管節(jié)連接為一體并形成布設(shè)于爐內(nèi)罐內(nèi)側(cè)中部的豎向進(jìn)氣管，所述豎向通孔為供豎向進(jìn)氣管安裝的安裝孔。上述一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，其特征是:多個(gè)所述沉積室的豎向高度均相同，多個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)中位于頂部的豎向進(jìn)氣管節(jié)為頂部管節(jié)，所述頂部管節(jié)的高度小于所述沉積室的豎向高度，所述頂部管節(jié)上所開的出氣孔為所述頂部管節(jié)的上部端口 ；多個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)中位于所述頂部管節(jié)下方的豎向進(jìn)氣管節(jié)上所開的出氣孔均布設(shè)在所述豎向進(jìn)氣管節(jié)的側(cè)壁上。上述一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，其特征是:所述豎向進(jìn)氣管節(jié)和底部進(jìn)氣管的外側(cè)均包裹有一層保溫層。[0011 ] 上述一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，其特征是:所述底板和水平隔板上均設(shè)置有多個(gè)分別供需致密炭/炭坩堝預(yù)制體水平放置的石墨墊環(huán)。上述一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，其特征是:所述底板的底部安裝有吊裝架，所述爐內(nèi)罐的內(nèi)側(cè)底部設(shè)置有供吊裝架水平放置的石墨環(huán)或支架。上述一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，其特征是:所述底板和水平隔板上均開有多個(gè)進(jìn)氣孔，多個(gè)所述進(jìn)氣孔分別布設(shè)于多個(gè)所述石墨墊環(huán)的中部。上述一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，其特征是:所述底板、多層所述水平隔板和封氣板均與爐內(nèi)罐呈同軸布設(shè)；所述底部進(jìn)氣管呈豎直向布設(shè)，所述爐內(nèi)罐底部開有供底部進(jìn)氣管安裝的安裝孔。上述一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，其特征是:所述爐內(nèi)罐為耐熱鋼內(nèi)罐；所述底板和水平隔板與爐內(nèi)罐的內(nèi)偵彳壁之間所留出氣縫隙的寬度為IOOmm?300mm，所述底板和水平隔板的厚度均為30mm?80mm ;所述石墨支撐柱的直徑為IOOmm?300mm且其高度為400mm?700mm。本技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):1、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、組裝方便且使用操作簡便、使用效果好，可通過吊裝將所有需致密炭/炭坩堝坯體連同底板和石墨隔板整體吊裝出入爐內(nèi)罐。2、豎向進(jìn)氣管與底部進(jìn)氣管上均設(shè)置有保溫層，從而能對前驅(qū)碳源氣體進(jìn)行有效保溫，減少了前驅(qū)碳源氣體在進(jìn)氣管內(nèi)的無效反應(yīng)量。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)單路多沉積室進(jìn)氣及利用，將下一個(gè)沉積室內(nèi)的反應(yīng)剩余氣體及豎向進(jìn)氣管所排出經(jīng)過預(yù)熱的新鮮氣體進(jìn)行混合，導(dǎo)入需致密炭/炭坩堝坯體內(nèi)部，以增大氣體利用率。并且，能實(shí)現(xiàn)碳源氣體的均勻化，下一個(gè)沉積室內(nèi)反應(yīng)剩余氣體的再利用及豎向進(jìn)氣管在爐內(nèi)罐中部的布設(shè)位置均提高了碳源氣體的均勻化。碳源氣體的流場分布合理，將碳源氣體先導(dǎo)入需致密炭/炭坩堝坯體內(nèi)部，進(jìn)行坯體內(nèi)部反應(yīng)滲透或沿需致密炭/炭坩堝坯體內(nèi)內(nèi)壁流出外側(cè)，增大了碳源氣體的路徑，減少了氣體滯留，并且提高了碳源氣體的有效利用率。3、將碳源氣體分別引入多個(gè)沉積室中，能有效確保需致密炭/炭坩堝坯體的內(nèi)外壁及上下部位都可接觸到新鮮的碳源氣體，提高了 CVI致密效率和橫、縱向坩堝坯體密度的均勻性。4、采用多沉積室內(nèi)分別布設(shè)碳源氣體豎向進(jìn)氣管管節(jié)，因而碳源氣體的流量大，能有效確保CVI致密工藝有足夠的碳源氣體，一爐炭/炭坩堝產(chǎn)品總增重可本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，包括由爐外罐和爐內(nèi)罐（1）組成的化學(xué)氣相沉積爐，其特征在于：還包括水平安裝在爐內(nèi)罐（1）底部的底板（2）、密封安裝在爐內(nèi)罐（1）上部的爐蓋（3）和多層由下至上布設(shè)在爐內(nèi)罐（1）內(nèi)的水平隔板（4），多層所述水平隔板（4）布設(shè)于底板（2）與水平隔板（4）之間，位于最頂層的水平隔板（4）上方設(shè)置有一個(gè)呈水平向的封氣板（8），上下相鄰兩層所述水平隔板（4）之間、封氣板（8）與位于最頂層的水平隔板（4）之間以及所述底板（2）與位于最底層的水平隔板（4）之間均通過多個(gè)呈豎直向布設(shè)的石墨支撐柱（5）進(jìn)行分隔，所述水平隔板（4）和底板（2）均為石墨隔板；上下相鄰兩層所述水平隔板（4）之間、封氣板（8）與位于最頂層的水平隔板（4）之間以及所述底板（2）與位于最底層的水平隔板（4）之間均形成一個(gè)獨(dú)立的沉積室，所述沉積室的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述沉積室由上至下進(jìn)行布設(shè)且所述沉積室的數(shù)量為N+1個(gè)，其中N為所述水平隔板（4）的數(shù)量；多個(gè)所述沉積室的內(nèi)部高度均大于需致密炭/炭坩堝坯體（9）的豎向高度；多個(gè)所述沉積室中位于頂部的沉積室為頂部沉積室，位于所述頂部沉積室下方的各沉積室的內(nèi)側(cè)中部均安裝有一個(gè)豎向進(jìn)氣管節(jié)，每個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)上均開有向所處沉積室內(nèi)通入碳源氣體的出氣孔；所述豎向進(jìn)氣管節(jié)的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)由上至下布設(shè)在爐內(nèi)罐（1）的中心軸線上；位于最頂層的水平隔板（4）為頂層隔板，所述底板（2）中部和位于所述頂層隔板下方的各水平隔板（4）中部均開有一個(gè)將上下相鄰兩個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)進(jìn)行連通的豎向通孔；多個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)中位于底部的豎向進(jìn)氣管節(jié)為底部管節(jié)，所述底部管節(jié)安裝在底板（2）中部，所述爐內(nèi)罐（1）底部安裝有底部進(jìn)氣管（7），所述底部進(jìn)氣管（7）由下至上插入所述底部管節(jié)內(nèi)；所述爐蓋（3）的中部開有出氣口（10）。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，包括由爐外罐和爐內(nèi)罐(I)組成的化學(xué)氣相沉積爐，其特征在于:還包括水平安裝在爐內(nèi)罐(I)底部的底板(2)、密封安裝在爐內(nèi)罐(I)上部的爐蓋(3)和多層由下至上布設(shè)在爐內(nèi)罐(I)內(nèi)的水平隔板(4)，多層所述水平隔板(4)布設(shè)于底板(2)與水平隔板(4)之間，位于最頂層的水平隔板(4)上方設(shè)置有一個(gè)呈水平向的封氣板(8)，上下相鄰兩層所述水平隔板(4)之間、封氣板(8)與位于最頂層的水平隔板(4)之間以及所述底板(2)與位于最底層的水平隔板(4)之間均通過多個(gè)呈豎直向布設(shè)的石墨支撐柱(5)進(jìn)行分隔，所述水平隔板(4)和底板(2)均為石墨隔板；上下相鄰兩層所述水平隔板(4)之間、封氣板(8)與位于最頂層的水平隔板(4)之間以及所述底板(2)與位于最底層的水平隔板(4)之間均形成一個(gè)獨(dú)立的沉積室，所述沉積室的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述沉積室由上至下進(jìn)行布設(shè)且所述沉積室的數(shù)量為N+1個(gè)，其中N為所述水平隔板(4)的數(shù)量；多個(gè)所述沉積室的內(nèi)部高度均大于需致密炭/炭坩堝坯體(9)的豎向高度；多個(gè)所述沉積室中位于頂部的沉積室為頂部沉積室，位于所述頂部沉積室下方的各沉積室的內(nèi)側(cè)中部均安裝有一個(gè)豎向進(jìn)氣管節(jié)，每個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)上均開有向所處沉積室內(nèi)通入碳源氣體的出氣孔；所述豎向進(jìn)氣管節(jié)的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)由上至下布設(shè)在爐內(nèi)罐(I)的中心軸線上；位于最頂層的水平隔板(4)為頂層隔板，所述底板(2)中部和位于所述頂層隔板下方的各水平隔板(4)中部均開有一個(gè)將上下相鄰兩個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)進(jìn)行連通的豎向通孔；多個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)中位于底部的豎向進(jìn)氣管節(jié)為底部管節(jié)，所述底部管節(jié)安裝在底板(2)中部，所述爐內(nèi)罐(I)底部安裝有底部進(jìn)氣管(7)，所述底部進(jìn)氣管(7)由下至上插入所述底部管節(jié)內(nèi)；所述爐蓋(3)的中部開有出氣口(10)。2.按照權(quán)利要求1所述的一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，其特征在于:所述頂部沉積室的內(nèi)側(cè)中部安裝有一個(gè)所述豎向進(jìn)氣管節(jié)，所述頂層隔板中部開有一個(gè)所述豎向通孔。3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種均勻化快速CVI致密炭/炭坩堝的裝置，其特征在于:所述爐內(nèi)罐...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：彭志剛，陳青華，胡振英，張旭輝，肖志超，蘇君明，侯衛(wèi)權(quán)，謝喬，張靈玉，聶道俊，
申請(專利權(quán))人：西安超碼科技有限公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：